杭甬高速復(fù)線項(xiàng)目附?；ネㄐ∏€匝道橋上跨沈海高速鋼箱梁架設(shè)及封道施工綜合技術(shù)研究

葉偉偉、王博

（浙江交投交通建設(shè)管理有限公司，浙江 寧波 315100）

1 工程概況

杭甬高速復(fù)線項(xiàng)目附海互通B 匝道橋位于四百里天橋大里程方向850m，跨杭州灣跨海大橋南岸連接線（沈海高速），B 匝道橋第四聯(lián)12#～14#采用2×35m單箱兩室開口箱型鋼混組合梁，梁寬×高為9.55m×1.7m，橋面寬度12.25m。小曲線匝道橋上跨高速作業(yè)，鋼箱梁單跨跨徑長、重量大、安裝高度高，是施工中控制的一個(gè)重點(diǎn)；上跨高速吊裝施工部分作業(yè)在高速道路上，保證高速上吊裝施工的安全，是施工中的重點(diǎn)?，F(xiàn)場吊裝需進(jìn)行高速公路分區(qū)段封閉施工，吊機(jī)站位及運(yùn)輸車輛進(jìn)出路段需進(jìn)行地基處理[1]。

2 施工工藝技術(shù)

2.1 施工技術(shù)路線

B 匝道跨線天橋：鋼箱梁跨度為2×35m，考慮加工、運(yùn)輸及結(jié)合現(xiàn)場施工條件，鋼箱梁在加工廠分段制作，然后用運(yùn)梁車把構(gòu)件運(yùn)往現(xiàn)場橋位安裝位置，采用1 臺(tái)300t 汽車吊和1 臺(tái)600t 汽車吊分別進(jìn)行單機(jī)吊裝作業(yè)。因構(gòu)件分段加工，高速路兩側(cè)上方鋼梁對(duì)接口位置需立設(shè)臨時(shí)支撐，臨時(shí)支撐安裝采用25t 汽車吊進(jìn)行配合施工?，F(xiàn)場吊車吊裝站位處及臨時(shí)支撐基礎(chǔ)處需滿足施工要求[2]。

2.1.1 單機(jī)吊裝用鋼絲繩

構(gòu)件重量按82t 計(jì)算，吊裝時(shí)為汽車單機(jī)吊，吊裝兩端吊點(diǎn)設(shè)置在構(gòu)件總長度的1/4～1/3 有橫向肋板位置處，吊裝時(shí)選用四根10m 的鋼絲繩，則每根鋼絲繩承載力S=82×10/[4×cos（600/2）]=237kN，鋼絲繩安全拉力[S]=K×S=6×237=1422kN（6 為鋼絲繩的安全系數(shù)）。

依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《鋼絲繩通用技術(shù)條件》(GB ∕T 20118—2017)選用鋼絲繩6×61M-FC 纖維芯，鋼絲繩公稱抗拉強(qiáng)度為1960MPa，直徑為φ60，其最小破斷拉力為P1=2000kN，鋼絲繩吊裝時(shí)拉力P2=[S]×1.2=1422×1.2=1707kN（其中，1.2 為吊裝時(shí)的不均衡系數(shù)），P1＞P2，滿足吊裝要求。

2.1.2 吊裝卡環(huán)卸扣選擇

根據(jù)鋼絲繩計(jì)算，構(gòu)件最重約為82t，計(jì)算按最大82t 考慮可知，每根鋼絲繩承載力S=237kN，吊裝時(shí)考慮1.2 的不均衡系數(shù)，則S1=S×1.2=237×1.2=285kN=28.5t，為此，所選用的卸扣額定荷載大于28.5t 級(jí)。

綜上所述，依據(jù)國家規(guī)范《一般起重用D 形和弓形鍛造卸扣》(GB/T 25854—2010)選用極限工作載荷6 級(jí)工況40t 級(jí)，滿足吊裝要求。

銷軸直徑D=90mm＜吊耳孔徑D1=110mm；卸扣內(nèi)寬W=90mm＞鋼絲繩外徑φ60mm；

L1=卸扣內(nèi)長=S+D/2=200+90/2=245mm；L2=吊耳R+鋼絲繩外徑=120+60=180mm；

綜上所述可知L1＞L2，該卸扣適用。

2.1.3 吊耳選擇及強(qiáng)度計(jì)算

各段都設(shè)置了4 個(gè)吊耳，每個(gè)吊耳所承受的拉力為：

N=G×C×g/(4×cos30°)=82×1.2×10/(4×0.866)=285kN

根據(jù)計(jì)算選用允許荷載為40～50t 級(jí)的吊耳。

根據(jù)《D 型吊耳的形式和規(guī)格表》，F(xiàn) 取值175，D1=110，δ1=30，δ2=18，δ3=25，H=310，b=290；

端部耳孔面積Aτ=δ1×B+2δ3×b=30×80+2×25×55=5150mm2；

端部耳孔凈截面長度B=H-F-(D1/2)=310-175-(110/2)=80；

b=(D2-D1)/2=(220-110)/2=55

吊耳孔凈截面處的抗剪強(qiáng)度計(jì)算（切應(yīng)力：平行于鋼絲繩受力方向）：

吊耳端部截面抗拉強(qiáng)度計(jì)算（正應(yīng)力：垂直于鋼絲繩受力方向）：

各力綜合作用下折算應(yīng)力計(jì)算：

綜上所述，吊耳滿足強(qiáng)度要求。

2.2 構(gòu)件分段

B 匝道跨線天橋分單箱2 室結(jié)構(gòu)，順橋向分3 個(gè)節(jié)段，橫橋向分2 個(gè)節(jié)段。每個(gè)梁段對(duì)接口為Z 字形對(duì)接，對(duì)接錯(cuò)開位置為250mm。B 匝道橋位平面圖詳見下圖1。

圖1 B 匝道橋位平面圖

2.3 現(xiàn)場場地要求

由于構(gòu)件吊裝施工時(shí)，會(huì)采用大型起吊設(shè)備進(jìn)行吊裝，需滿足吊機(jī)站位處的地面承載力要求，同時(shí)對(duì)不符合吊裝承載力要求的地基進(jìn)行特殊處理。根據(jù)吊車支腿計(jì)算結(jié)果要求：B 匝道橋300t 汽車吊地基承載能力需要滿足154kPa，600t 汽車吊地基承載能力需要滿足133kPa 的要求。

現(xiàn)場吊機(jī)站位位置基本位于現(xiàn)狀臨時(shí)施工道路上或者位于后期地面道路位置，場地條件普遍較好，為更進(jìn)一步保證吊機(jī)站位場地的穩(wěn)定性，項(xiàng)目已安排試驗(yàn)室對(duì)現(xiàn)場的場地承載能力進(jìn)行了檢測，檢測結(jié)果顯示，現(xiàn)場的承載力能力滿足計(jì)算要求，并且吊機(jī)站位基本位于后期拼寬路基上，宕渣填筑完成后，再進(jìn)行現(xiàn)場吊裝，所有設(shè)備基礎(chǔ)將更加的穩(wěn)定。

表1 B 匝道跨線橋鋼箱梁各節(jié)段參數(shù)表

300t 汽車吊支腿間距為8.5m×9m，600t 汽車吊支腿間距為10.8m×10.8m，對(duì)于難以滿足現(xiàn)狀道路范圍內(nèi)的地基承載力要求，鋼梁施工前需對(duì)300t 汽車吊支腿站位處13m×13m 范圍進(jìn)行地基處理，對(duì)600t 汽車吊支腿站位處14m×14m 范圍進(jìn)行地基處理，使用塘渣分層填筑，并使用不小于20t 的壓路機(jī)壓實(shí)，每層鋪土的厚度不應(yīng)超過0.3m，碾壓時(shí)，輪跡應(yīng)相互搭接，防止漏壓，長寬比較大時(shí)，填土應(yīng)分段進(jìn)行，每層接縫處為斜坡形，碾跡重疊，重疊0.5～1.0m 左右，上下層錯(cuò)縫距離不應(yīng)小于1m，碾壓機(jī)械壓實(shí)填方時(shí)，應(yīng)控制行駛速度，碾壓完成后進(jìn)行承壓實(shí)驗(yàn)。

2.4 附海互通涉路B 匝道橋鋼箱梁吊裝

吊裝順序?yàn)椋篔D1—JD2—JD3—JD4—JD5—JD6。構(gòu)件1 和2 吊裝，采用300t 汽車吊進(jìn)行吊裝；構(gòu)件3 和4 吊裝，采用600t 汽車吊進(jìn)行吊裝；構(gòu)件5 和6 吊裝，采用600t 汽車吊進(jìn)行吊裝。

2.5 鋼梁現(xiàn)場施工方法

2.5.1 臨時(shí)承重支撐布置及安拆

（1）臨時(shí)承重支撐的布置

該工程鋼結(jié)構(gòu)橋梁施工采用現(xiàn)場搭設(shè)臨時(shí)承重支撐，鋼梁分段吊裝就位的施工總體工藝，故現(xiàn)場臨時(shí)支架布置原則如下：承重支撐位置布置在梁段分段位置，同時(shí)位置兼顧施工場地吊車、運(yùn)輸車站位等空間要求，以及道路交通組織情況；承重支撐高度考慮橋梁的縱坡、橫坡及預(yù)拱度等各方面要求；承重支撐基礎(chǔ)采取在地面上設(shè)置地面擴(kuò)大基礎(chǔ)形式。B 匝道跨線橋上部結(jié)構(gòu)為鋼箱梁結(jié)構(gòu)，且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，單個(gè)塊體較大。四百里跨線橋上部結(jié)構(gòu)為鋼板梁結(jié)構(gòu)。構(gòu)件加工時(shí)需在加工廠分段加工和組裝，運(yùn)往現(xiàn)場后分節(jié)段進(jìn)行吊裝，在橋體分段位置需要立設(shè)臨時(shí)承重支撐，承重支撐采用主肢采用四根φ426×8 的圓管，主肢間連接桿件采用16#槽鋼，四根主肢組合成2m×2m格構(gòu)式承重支撐，連桿水平高度方向間隔為2.5m，在主肢上焊接連接板，主肢間與水平桿及斜向連接桿每個(gè)端頭采用4 個(gè)螺栓進(jìn)行連接，臨時(shí)承重支撐主肢高度加長采用法蘭盤對(duì)接，法蘭盤間連接采用8 個(gè)M20的螺栓進(jìn)行連接，鋼管柱頂部設(shè)分配梁，通過分配梁的作用使上部荷載均勻分布到下部4 根鋼管柱上。由于結(jié)構(gòu)安裝高度不同，除去標(biāo)準(zhǔn)節(jié)外，還需在底部加裝調(diào)節(jié)段鋼管，根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，調(diào)節(jié)段鋼管分為單頭封板和雙頭封板兩種形式。

臨時(shí)承重支撐頂部分配梁采用雙拼HN400×200×8×13 成品型鋼，雙拼型鋼間采用斷焊形式，斷焊間距0.5m 為宜，調(diào)節(jié)段采用HW200×200×8×12 的H 型鋼，調(diào)節(jié)段焊接在雙拼H 型鋼上，上部橋體結(jié)構(gòu)坐落在調(diào)節(jié)段上，結(jié)合設(shè)計(jì)標(biāo)高進(jìn)行調(diào)節(jié)段的調(diào)整，從而達(dá)到整個(gè)橋體的設(shè)計(jì)要求，臨時(shí)承重支撐所用材料材質(zhì)均為Q235B。臨時(shí)承重支撐和分配梁連接采用焊接形式，分配梁頂部每隔2m 采用槽鋼進(jìn)行連接，槽鋼和分配梁采用焊接。承重支撐立設(shè)結(jié)合橋體分段情況進(jìn)行定位，原則上橋體分段處位于支撐中心。

（2）臨時(shí)承重支撐下部結(jié)構(gòu)

臨時(shí)承重支撐立柱下方布置混凝土承臺(tái)基礎(chǔ)，混凝土強(qiáng)度采用不低于C30，混凝土基礎(chǔ)厚度600mm，平面尺寸按照鋼立柱中心到混凝土邊不小于750mm設(shè)置，承臺(tái)內(nèi)布設(shè)鋼筋網(wǎng)；鋼立柱柱腳與預(yù)埋件焊接，預(yù)埋件鋼板厚度不小于14mm，每個(gè)預(yù)埋件上設(shè)置9根φ20 的螺紋鋼。臨時(shí)承重支撐位于13 號(hào)承臺(tái)兩側(cè)，在沈海高速中間綠化帶內(nèi)，為保證施工時(shí)的安全，臨時(shí)承重支撐所在區(qū)域必須進(jìn)行塘渣分層填筑，并使用不小于20t 的壓路機(jī)壓實(shí)，碾壓時(shí)，輪跡應(yīng)相互搭接，防止漏壓。碾壓機(jī)械壓實(shí)填方時(shí)，應(yīng)控制行駛速度，碾壓完成后進(jìn)行承壓試驗(yàn)，上面再鋪0.2m 厚混凝土，以保證臨時(shí)承重支撐與地面的平整接觸，滿足施工要求，具體參照吊機(jī)吊裝站位與現(xiàn)場實(shí)際情況處理，保證臨時(shí)支撐穩(wěn)定安全。

（3）附?；ネǔ兄刂?、分配梁及調(diào)節(jié)段的安裝和拆除

臨時(shí)承重支撐桿件在加工廠加工成標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件，在現(xiàn)場進(jìn)行組拼，組拼及支撐安裝采用25t 汽車吊輔助，承重支撐底部與混凝土承臺(tái)基礎(chǔ)的預(yù)埋件采用焊接固定，待承重支撐安裝且底部固定完畢后，進(jìn)行上部分配梁的安裝，分配梁焊接在承重支撐頂部的鋼板上，分配梁安裝固定完畢后，進(jìn)行分配梁頂部的調(diào)節(jié)段安裝，并根據(jù)橋型結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)節(jié)段的標(biāo)高定位。

2.5.2 吊裝吊點(diǎn)選擇及吊耳布置

每一分段的鋼箱梁根據(jù)計(jì)算得到的構(gòu)件重心位置，在每個(gè)分段上設(shè)置4 個(gè)吊耳，構(gòu)件制造完成后在場內(nèi)進(jìn)行試吊。吊耳的布置盡量選擇在橫隔板上，吊耳安裝方向與鋼絲繩的投影方向一致，與橫隔板形成夾角時(shí)，隔板位置下方需增設(shè)加勁板。當(dāng)?shù)觞c(diǎn)設(shè)置不對(duì)稱時(shí)，配備鋼絲繩，長度應(yīng)適當(dāng)調(diào)整，保證起吊后能保持鋼箱梁的平整?？紤]吊裝時(shí)構(gòu)件重量及構(gòu)件受力時(shí)力的傳遞，吊耳設(shè)置在頂板、腹板與內(nèi)部橫隔板相交處，使頂板所受到的力通過腹板和內(nèi)隔板傳遞到下底板，保證構(gòu)件的安全吊裝，每個(gè)梁段上設(shè)置四個(gè)吊耳。吊耳的安裝方向與鋼絲繩的方向一致，與隔板形成夾角時(shí)，吊耳下方需增設(shè)加勁板，端部用鋼板加強(qiáng)，保證局部吊點(diǎn)穩(wěn)定，吊耳采用坡口焊接[3]。

2.6 B 匝道跨線橋吊裝

第一步：1 臺(tái)300t 汽車吊一次站位吊裝構(gòu)件JD-1、JD-2，詳見下圖2。

圖2 汽車吊吊裝構(gòu)件JD-1、JD-2

JD-1 吊裝：300t 汽車吊回轉(zhuǎn)半徑14m，大臂為35.2m 時(shí)起重重量為61.4t，構(gòu)件重量為27t，單機(jī)負(fù)載率44%，滿足吊裝要求。JD-2 吊裝：300t 汽車吊回轉(zhuǎn)半徑18m，大臂為35.2m 時(shí)起重重量為49.1t，構(gòu)件重量為32t，單機(jī)負(fù)載率65%，滿足吊裝要求。

第二步：1 臺(tái)600t 汽車吊一次站位吊裝構(gòu)件JD-3、JD-4，詳見下圖3。

圖3 汽車吊吊裝構(gòu)件JD-3、JD-4

JD-3 吊裝：600t 汽車吊回轉(zhuǎn)半徑12m，大臂為33.9m 時(shí)起重重量為125.8t，構(gòu)件重量為67t，單機(jī)負(fù)載率54%，滿足吊裝要求。JD-4 吊裝：600t 汽車吊回轉(zhuǎn)半徑12m，大臂為33.9m 時(shí)起重重量為125.8t，構(gòu)件重量為82t，單機(jī)負(fù)載率65%，滿足吊裝要求。

第三步：1 臺(tái)600t 汽車吊一次站位吊裝構(gòu)件JD-5、JD-6，詳見下圖4。

圖4 汽車吊吊裝構(gòu)件JD-5、JD-6

JD-5 吊裝：600t 汽車吊回轉(zhuǎn)半徑16m，大臂為33.9m 時(shí)起重重量為99.9t，構(gòu)件重量為57t，單機(jī)負(fù)載率57%，滿足吊裝要求。JD-6 吊裝：600t 汽車吊回轉(zhuǎn)半徑12m，大臂為33.9m 時(shí)起重重量為147t，構(gòu)件重量為67t，單機(jī)負(fù)載率46%，滿足吊裝要求。

由于B 匝道鋼箱梁為單箱雙室結(jié)構(gòu)，根據(jù)道路運(yùn)輸條件情況，吊裝時(shí)采用單箱室吊裝，兩箱室縱向底板有一條對(duì)接焊縫，其焊縫與下方高速路斜向交叉，為保障高速公路的車輛通行，盡可能減少對(duì)地面的交通壓力，需分階段進(jìn)行鋼梁的焊接作業(yè)。吊裝構(gòu)件JD-3 和JD-4 時(shí)，需對(duì)沈海高速往寧波方向半幅封道，吊裝構(gòu)件JD-5 和JD-6 時(shí)，需對(duì)沈海高速往杭州灣跨海大橋方向半幅封道。

結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，底縫調(diào)整及焊接時(shí)，需對(duì)所在車道進(jìn)行臨時(shí)導(dǎo)改，以免引起交通事故，箱體底板焊接作業(yè)時(shí)，從兩端向中間進(jìn)行。第一步；鋼箱梁左端部焊接施工；第二步；鋼箱梁左中部焊接施工；第三步；鋼箱梁右端部焊接施工；第四步；鋼箱梁右中部焊接施工。

由于中柱墩處構(gòu)件分段位置在高速行車道處，該處吊裝時(shí)無法立設(shè)臨時(shí)支撐，為保證構(gòu)件順利安全吊裝，該處JD-5 和JD-6 構(gòu)件吊裝時(shí)，吊車先吊著該構(gòu)件不松鉤，然后進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整就位后，安排焊接人員把鋼梁頂板、腹板、底板用碼板進(jìn)行臨時(shí)焊接固定，腹板焊縫焊接長度不低500mm，橫向底板焊縫全部焊接完畢，焊接完成后吊裝鋼絲繩松鉤。

3 結(jié)語

本文對(duì)高速公路小曲線匝道橋上跨高速鋼箱梁吊裝架設(shè)施工各個(gè)施工工藝及吊裝過程中吊機(jī)、吊具及吊耳的選擇進(jìn)行了詳細(xì)的分析和計(jì)算，對(duì)吊裝過程中的相關(guān)技術(shù)參數(shù)進(jìn)行了明確，為后期同類型工程安全順利施工提供相關(guān)參考和借鑒。